Какие продукты получают при перегонке нефти
Содержание статьи
Продукты переработки нефти и их применение: таблица
Автор Ольга Борищук На чтение 5 мин. Просмотров 6.8k. Опубликовано 5 июня, 2019
Обновлено 5 июня, 2019
Продукты переработки нефти – вещества, полученные в результате сложного комплексного технологического процесса. Материалы нефтяного производства стали актуальны сравнительно недавно, но уже широко используются многими сферами жизнедеятельности.
Заводы по переработке
Технический прогресс позволил создать систему предприятий, непривязанных к месту добычи ископаемых. Заводы начали строиться возле нефтепроводов или в районах использования и потребления.
Существует ряд цехов, классификация которых зависит от типа продукции, и указана в таблице:
| Завод (НПЗ) | Продукты нефтепереработки |
| Топливный |
|
| Топливно-масляный |
|
| Топливно-нефтехимический |
|
| Комплексный | до 40 видов |
Наиболее распространенным является 1 категория предприятий из-за промышленного спроса и уровня необходимости в жизни населения.
Процесс
Современный процесс охватывает 4 этапа обработки нефти, реализация которых характеризуется применением специального оборудования:
- Предварительная подготовка – переработка добытого сырья от воды и солей.
- Первичная – комплекс процедур (нагревание, испарение, конденсация, атмосферная и вакуумная перегонка нефти).
- Вторичная – химические реакции с углеводородом:
- углубляющие (коксование, висбрекинг);
- облагораживающие (очистка, изомеризация);
- другие.
- Крекинг – производство товара с делением по уровням качества (целевое предназначение) с использованием дополнительных продуктов:
- термический;
- каталический;
- гидро.
От степени обработки нефти формируется стоимость товара.
Продукты
Нефть – основной продукт для производства топливных средств. На создании данного материала процесс переработки не заканчивается. Большое количество компонентов, используемых в повседневной жизни, являются результатом переработки нефти.
Нефтяные масла
Этот тип продукции — итог перегонки и очищения мазута. Широкое использование нефтяные масла получили за счет смазки автомобильной техники и промышленных механизмов разных отраслей.
Классификация продукта выглядит так:
- специальные — электроизоляция в трансформаторах, выключателях;
- смазочные:
- индустриальные — смазка подшипников, трущихся деталей;
- турбинные — процедура смазывания и охлаждения;
- компрессорные;
- приборные;
- трансмиссионные (коробок передач, рулевые и гидравлические механизмы);
- моторные — применяются для разных двигателей.
Нефтяные масла — основа многочисленных косметических средств, смазок и жидкостей.
Асфальт
Производится из тяжелых компонентов нефти, смесь битума и минеральных веществ (щебень, песок). Состав: масла, твердый парафин и сера.
Сфера применения: покрытие автомобильных дорог, материал для кровель и электроизоляции, основа замазок, клеевых веществ, лаков и прочее.
Добыча пластовых жильных залежей осуществляется в местах выхода нефти на землю. Внешний вид — твёрдая черная масса с изломами, легко плавится. Изготовление искусственного асфальта началось из-за малого количества природных месторождений. В зависимости от механизма переработки продукт бывает остаточным или окисленным.
Пластмасса
Основой создания полимеров служит пластмасса. Объемы производства материала достигают 200 млн. тонн в год. Процесс охватывает несколько стадий:
- полимеризация;
- поликонденсация;
- полиприсоединение низкомолекулярных средств, полученных из нефти.
Много повседневных предметов жизнедеятельности — результат переработки нефти. Пластмасса занимает второе место в сфере бытового использования.
Полиэтилен
Нефтяной продукт используется в промышленности и повседневности. Имеет спрос у потребителей. Ежегодный выпуск полиэтиленовых упаковок и пластиковых бутылок достигает больших объемов.
Дизель
Прозрачный жидкий продукт светложелтого или коричневого цветов. Выступает топливом в дизельном двигателе. Сфера потребления:
- железнодорожный транспорт;
- грузовики;
- сельскохозяйственная техника;
- водный транспорт;
- котельные.
Цетановое число определяет область применения. Встречается использование дизеля в качестве пропитки кож, компонента охлаждающих или закалочных веществ при термообработке металлов.
Бензин
Горючая жидкость для двигателей внутреннего сгорания производится путём переработки (гидрокрекинг, ароматизации). Для некоторых бензинов необходима доп.очистка от нежелательных веществ и смешивание с полезными добавками. Разные виды материала обладают общими признаками.
За счет испаряемости топлива создается однородная масса бензина с воздухом, что позволяет сохранять оптимальную структуру в разных температурных режимах, а состав способствует надежной работе двигателя.
Мазут
Тяжелый остаток от переработки фракций нефти выражается в виде густой жидкости темно-коричневой окраски. Состав мазута:
- углеводороды;
- смолы;
- карбены;
- органические соединения с металлами;
- асфальтены.
Основными потребителями мазута являются:
- морской и речной флот;
- отрасли ЖКХ;
- промышленность.
Мазут используют в качестве топлива для производственных печей и котельного оборудования, это самый важный продукт в процессе образования флотского мазута, различных масел, битума и кокса.
Керосин
Представляет собой прозрачную жидко-маслянистую консистенцию желтоватой окраски с запахом. Целевое предназначение:
- горючее для бытовых приборов (лампы, горелки, резка металлов, обжиг изделий);
- реактивное топливо;
- растворитель;
- обезжиреватель;
- очистка ржавчины;
- пропитка кожаных изделий;
- топливо для с/х техники;
- артистичные огненные представления.
Керосин получают из смеси углеводородов при кипении до 250 градусов в процессе обработки нефти.
Смазочные материалы
Внешний вид | Применение | Производство |
Консистенция вещества:
| Уменьшение трения между движущимися механизмами с целью снижения износа:
| Смешивание масла и загустителей. |
Парафин
Признаки | Свойства | Использование |
|
|
|
Сжиженный нефтяной газ (СНГ)
Изготовление СНГ заключается в извлечении углеводородов из нефтяного газа. При увеличении давления вещество принимает жидкую консистенцию, что удобно в процессе хранения или транспортировки.
Составные компоненты:
- пропан;
- бутан;
- изобутан.
Используется в бытовых целях (газовые печки, система отопление, зажигалки) и как топливо для автотранспорта.
Деготь
Внешний вид | Состав | Изготовление | Использование |
|
| Перегонка твердого топлива:
|
|
Углеводороды: значение и применение
Нефть и газ – полезные ископаемые, право обладания которыми вызывает борьбу стран. Независимо от существования множества альтернатив, сравнимых по эффективности, не найдено. Это сырье и результаты переработки по предварительным данным иссякнут на протяжении 21 века, что вызовет мировой энергетический кризис.
Развитие процессов переработки «черного золота» привело к созданию нового раздела химии — нефтехимии.
Заключение
Переработка нефти наносит огромный вред природной среде, возрастающий с каждой стадией производственного процесса. Отсутствие мер безопасности в этой отрасли промышленности приведет к необратимым последствиям для всего живого на планете Земля.
Источник
Первичные процессы переработки нефти на НПЗ
Простая перегонка
Фото: Николай Кривич
Инфографика: Дарья Гашек
Нефть состоит из множества компонентов — фракций, — свойства, область применения и технологии переработки которых различны. Первичные процессы нефтеперерабатывающего производства позволяют выделить отдельные фракции, подготовив тем самым сырье для дальнейшего получения всем нам хорошо знакомых товарных продуктов — бензина, дизеля, керосина и многих других
Стабильность прежде всего
Прежде чем попасть на производство, нефть еще на промысле проходит первоначальную подготовку. При помощи газонефтяных сепараторов из нее удаляют наиболее легкие, газообразные составляющие. Это попутный нефтяной газ (ПНГ), состоящий преимущественно из метана, этана, пропана, бутана и изобутана, то есть из углеводородов, в молекулах которых содержится от одного до четырех атомов углерода (от CH4 до C4h20). Этот процесс называется стабилизацией нефти — подразумевается, что после него нефть будет сохранять свой углеводородный состав и основные физико-химические свойства при транспортировке и хранении.
Объективно говоря, разгазирование пластовой нефти начинается еще в скважине по мере продвижения ее наверх: из-за падения давления в жидкости газ из нее постепенно выделяется. Таким образом, наверху приходится иметь дело уже с двухфазным потоком — нефть / попутный газ. Их совместное хранение и транспортировка оказываются экономически невыгодными и затруднительными с технологической точки зрения. Чтобы переместить двухфазный поток по трубопроводу, необходимо создать в нем условия постоянного перемешивания, чтобы газ не отделялся от нефти и не создавал в трубе газовые пробки. Все это требует дополнительных затрат. Намного проще оказывается пропустить газонефтяной поток через сепаратор и максимально отделить от нефти ПНГ. Получить абсолютно стабильную нефть, составляющие которой совсем не будут испаряться в атмосферу, практически невозможно. Некоторое количество газа все равно останется и будет извлечено в процессе нефтепереработки.
Кстати, сам попутный нефтяной газ — это ценное сырье, которое может использоваться для получения электроэнергии и тепла, а также в качестве сырья для нефтехимических производств. На газоперерабатывающих заводах из ПНГ получают технически чистые отдельные углеводороды и их смеси, сжиженные газы, серу.
Из истории дистилляции
Дистилляция, или перегонка, — процесс разделения жидкостей путем их испарения и последующей конденсации. Считается, что впервые этот процесс освоили в Древнем Египте, где он применялся при получении из кедровой смолы масла для бальзамирования тел умерших. Позднее смолокурением для получения кедрового масла занимались и римляне. Для этого горшок со смолой ставили на огонь и накрывали шерстяной материей, на которой собиралось масло.
Аристотель описал процесс дистилляции в своей работе «Метеорология», а также упоминал вино, пары которого могу вспыхнуть — косвенно подтверждение того, что его предварительно могли подвергнуть перегонке, чтобы повысить крепость. Из других источников известно, что вино перегоняли в III веке до н. э. в Древнем Риме, правда, не для получения бренди, а для изготовления краски.
Следующие упоминания дистилляции относятся к I веку н. э. и связаны с работами александрийских алхимиков. Позднее этот метод у греков переняли арабы, которые активно использовали его в своих опытах. Также достоверно известно, что дистилляцией алкоголя в XII веке занимались в Салернской врачебной школе. В те времена, впрочем, дистилляты спирта употреблялись не как напиток, а в качестве лекарства. В XIII веке флорентийский медик Тадео Альдеротти впервые осуществил фракционирование (разделение) смеси жидкостей. Первая книга, целиком и полностью посвященная вопросам дистилляции, была опубликована в 1500 году немецким врачом Иеронимом Бруншвигом.
Долгое время для перегонки применялись достаточно простые устройства — аламбик (медный сосуд с трубкой для отвода пара) и реторта (стеклянная кол-ба с узким и длинным наклонным носиком). Техника стала совершенствоваться в XV веке. Однако предшественники современных ректификационных колонн для перегонки нефти, в которых происходит теплообмен между противонаправленными потоками жидкости и пара, появились лишь в середине XIX века. Они позволили получать спирт крепостью 96% с высокой степенью очистки.
Также на месторождении от нефти отделяют воду и механические примеси. После этого она поступает в магистральный нефтепровод и отправляется на нефтеперерабатывающий завод (НПЗ). Прежде чем приступить к переработке, нефть необходимо очистить от содержащихся в ней солей (хлоридов и сульфатов натрия, кальция и магния), которые вызывают коррозию оборудования, оседают на стенках труб, загрязняют насосы и клапаны. Для этого используются электрообессоливающие установки (ЭЛОУ). Нефть смешивают с водой, в результате чего возникает эмульсия — микроскопические капельки воды в нефти, в которых растворяется соль. Получившуюся смесь подвергают воздействию электрического поля, из-за чего капли соленой воды сливаются друг с другом и затем отделяются от нефти.
Нефть представляет собой сложную смесь углеводородов и неуглеводородных соединений. С помощью первичной перегонки ее можно разделить только на части — дистилляты, содержащие менее сложную смесь. из-за сложного состава нефтяные фракции выкипают в определенных температурных интервалах.
Фракционный состав
Многие процессы на НПЗ требуют подогрева нефти или нефтепродуктов. Для этого используются трубчатые печи. Нагрев сырья до требуемой температуры происходит в змеевиках из труб диаметром 100–200 мм.
Нефть состоит из большого количества разных углеводородов. Их молекулы различаются массой, которая, в свою очередь, определяется количеством составляющих их атомов углерода и водорода. Чтобы получить тот или иной нефтепродукт, нужны вещества с совершенно определенными характеристиками, поэтому переработка нефти на НПЗ начинается с ее разделения на фракции.
Согласно исследованию нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств, проведенному Американским нефтяным институтом, номенклатура нефтепродуктов, выпускаемых на современных НПЗ и имеющих индивидуальные спецификации, насчитывает более 2000 пунктов.
В одной фракции нефти могут содержаться молекулы разных углеводородов, но свойства большей части из них близки, а молекулярная масса варьируется в определенных пределах. Разделение фракций происходит путем перегонки нефти (дистилляции), основанной на том, что у разных углеводородов температура кипения различается: у более легких она ниже, у более тяжелых — выше.
Основные фракции нефти определяют по интервалам температур, при которой кипят входящие в них углеводороды: бензиновая фракция — 28—150°C, керосиновая фракция — 150—250°C, дизельная фракция, или газойль, — 250—360°C, мазут — выше 360°C. Например, при температуре 120°C большая часть бензина уже испарилась, но керосин и дизельное топливо находятся в жидком состоянии. Когда температура поднимается до 150°C, начинает кипеть и испаряться керосин, после 250°C — дизель.
Существует ряд специфических названий фракций, используемых в нефтепереработке. Так, например, головной пар — это наиболее легкие фракции нефти, полученные при первичной переработке. Их разделяют на газообразную составляющую и широкую бензиновую фракцию. Боковые погоны — это керосиновая фракция, легкий и тяжелый газойль.
От колонны к колонне
Ректификационная колонна
Ректификационная колонна — вертикальный цилиндр, внутри которого расположены специальные перегородки (тарелки или насадки). Пары нагретой нефти подаются в колонну и поднимаются вверх. Чем более легкие фракции испаряются, тем выше они поднимутся в колонне. Каждую тарелку, расположенную на определенной высоте, можно рассматривать как своего рода фильтр — в прошедших ее парах остается все меньшее количество тяжелых углеводородов. Часть паров, конденсировавшихся на определенной тарелке или не достигнув ее, стекает вниз. Эта жидкость, носящая название флегмы, встречается с поднимающимся паром, происходит теплообмен, в результате которого низкокипящие составляющие флегмы снова превращаются в пар и поднимаются вверх, а высококипящие составляющие пара конденсируются и стекают вниз с оставшейся флегмой. Таким образом удается достичь более точного разделения фракций. Чем выше ректификационная колонна и чем больше в ней тарелок, тем более узкие фракции можно получить. На современных НПЗ высота колонн превышает 50 м.
Простейшую атмосферную перегонку нефти можно провести путем обычного нагревания жидкости и дальнейшей конденсации паров. Весь отбор здесь заключается в том, что собирается конденсат паров, образовавшихся в разных интервалах температуры кипения: сначала выкипают и затем конденсируются легкие низкокипящие фракции, а затем средние и тяжелые высококипящие фракции углеводородов. Конечно, при таком способе говорить о разделении на узкие фракции не приходится, так как часть высококипящих фракций переходит в дистиллят, а часть низкокипящих не успевает испариться в своем температурном диапазоне. Чтобы получить более узкие фракции, применяют перегонку с ректификацией, для чего строят ректификационные колонны
50
метров и больше может достигать высота ректификационных колонн на современных нпз
Отдельные фракции могут подвергаться и повторной атмосферной перегонке для разделения на более однородные компоненты. Так, из бензинов широкого фракционного состава получают бензольную, толуольную и ксилольную фракции — сырье для получения индивидуальных ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола). Повторной перегонке и дополнительному разделению могут подвергать и дизельную фракцию.
Перегонка нефти на современных атмосферных установках может осуществляться как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения.
Перегонка нефти на современных атмосферных установках и на атмосферных секциях комбинированных установок может осуществляться разными способами: как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения. Так-же ректификационные колонны могут быть вакуумными, где конденсация паров происходит при минимальном давлении.
Фракции, кипящие при температуре свыше 360°C, при атмосферной перегонке (перегонке при атмосферном давлении) не отделяются, так как при более высокой температуре начинается их термическое разложение (крекинг): крупные молекулы распадаются на более мелкие и состав сырья меняется. Чтобы этого избежать, остаток атмосферной дистилляции (мазут) подвергают перегонке в вакуумной колонне. Так как в вакууме любая жидкость кипит при более низкой температуре, это позволяет разделить и более тяжелые составляющие. На этом этапе выделяются фракции смазочных масел, сырье для термического или каталитического крекинга, гудрон.
Перегонка нефти на современных атмосферных установках и на атмосферных секциях комбинированных установок может осуществляться разными способами: как однократное испарение в одной ректификационной колонне, двукратное испарение в двух последовательно расположенных колоннах или перегонка с предварительным испарением легких фракций в колонне предварительного испарения. Также ректификационные колонны могут быть вакуумными, где конденсация паров происходит при минимальном давлении.
Фракции, кипящие при температуре свыше 360°C, при атмосферной перегонке (перегонке при атмосферном давлении) не отделяются, так как при более высокой температуре начинается их термическое разложение (крекинг): крупные молекулы распадаются на более мелкие и состав сырья меняется. Чтобы этого избежать, остаток атмосферной дистилляции (мазут) подвергают перегонке в вакуумной колонне. Так как в вакууме любая жидкость кипит при более низкой температуре, это позволяет разделить и более тяжелые составляющие. На этом этапе выделяются фракции смазочных масел, сырье для термического или каталитического крекинга, гудрон.
В ходе первичной переработки получают разные виды сырья, которые затем будут подвергаться химическим преобразованиям в рамках вторичных процессов. У них уже привычные названия — бензин, керосин, дизель, — но они еще не соответствуют требованиям к товарным нефтепродуктам. Их дальнейшая трансформация необходима, чтобы улучшить потребительские качества, очистить, создать продукты с заданными характеристиками и повысить глубину переработки нефти.
Источник